现代工业物联网的六种运营方式

　　从建筑业到采矿业再到制造业，物联网为各行业提供了新的方法来改进其流程，使其更安全、更高效。

　　在过去的十年中，随着收集、存储和分析数据的技术的进步，数据对企业变得越来越重要和有用。过去十年中，工业界最普遍的进步之一就是引入了物联网（IoT），它已成为第四次工业革命（也称为工业4.0）的核心。

　　工业物联网（IIoT）的骨干是建立在低功耗传感器和互联网连接的设备上的，它们可以快速收集数据并将数据传输给用户，从而为日常和长期决策提供依据。通过实施这些传感器，行业领导者可以融合互联网技术和运营技术，从而大大提高生产率。

　　根据趋势科技美国公司的一份报告，“来自传感器和其他信息源的实时数据可帮助工业设备和基础设施进行“决策”，以提供见解和具体行动。”“这些数据使行业和企业能够发现例如供应链中的错误或效率低下，并立即予以解决，从而推动运营和财务的日常效率提高。IIoT的正确集成还可以优化资产的使用，预测故障点，甚至自动触发维护流程。”

　　除传感器外，工业物联网还覆盖了广泛的技术进步，例如人工智能，机器对机器通信和云技术。

　　专家们一致认为，随着这些技术的改进，对IIoT的需求将会上升。预测表明，到2023年，全球IIoT市场将达到7513亿美元，其中IIoT软件的增长最快。要了解为什么对IIoT抱有如此高的期望，让我们看一下一些顶级行业将如何受益。

　　工业物联网改善了石油和天然气的监管和自动化

　　现代的IIoT解决方案使油气行业的领导者更容易监控硬件故障迹象，并降低生产成本。

　　众所周知，能源是一个不稳定的工业部门。由于石油和天然气的市场价格波动如此频繁，制造商面临着不断改进收集和精炼方法的压力，以在保持生产率的同时降低成本。此外，石油和天然气的收集和精炼是一个复杂的过程，如果失败，将会产生严重的后果。

　　行业领导者，如雪佛龙，埃克森美孚和壳牌都与科技公司合作来改善他们的服务，从预测设备维修时间到增加钻井产量。

　　实际上，根据物联网专家，专栏作家兼软件公司Allerin的首席执行官NaveenJoshi所说，物联网在很多领域都可以使石油和天然气行业受益。这里有一些例子：

　　1）钻探管理：对于在海上或深地下钻探的公司，可能难以监控机器，如果不进行精确处理，可能会造成可怕的后果。使用IoT设备以及IIoT平台，用户可以进行连续测量以缩小误差范围，并在任何即将发生的钻探错误之前获得警报。

　　2）管道监测：从商业和人道主义的角度来看，管道泄漏是石油和天然气行业的一个重要问题。据美国交通部管道和危险材料安全管理局（PipelineandHazardousMaterialsSafetyAdministration）统计，过去10年，管道泄漏已造成近200人死亡，900人受伤和57.5亿美元的损失。通过在管道沿线实施IIoT传感器，员工可以密切关注潜在的故障点，以限制物理危险，而行业可以通过自动化该项工作，在持续的人力检查上花费更少的资源。

　　3）增加长期收入：石油和天然气的竞争非常激烈，这意味着企业需要找到削减成本的领域来维持业务。虽然短期的解决方案可以帮助公司保持生机，但从长远来看，它们可能是有害的。通过投资物联网，企业可以收集短期和长期的数据，利用大数据分析来改变更大范围的低效率。例如，使用物联网传感器，组织可以监控他们在不同地理区域的库存水平，以改善供应链管理。联网传感器还可以帮助确定最佳钻井区域，预计到2025年，埃克森美孚（ExxonMobil）等公司的日产量将增加近5万桶。

　　矿业公司使用传感器提高安全性和效率

　　采矿业中的工业物联网仍处于起步阶段，但是，行业领导者已经在使用IIoT创建更安全、更有效的运营生态系统。

　　“IIoT机器可以帮助优化材料和设备流程，提高效率和产量。设备故障可以预测，实时监控允许复杂的决策和预测性维护策略，”Mining.Com报道。“通过IIoT，可以优化钻孔和爆破，从而改善矿山和物流调度。”

　　使用IIoT，公司可以监控开采过程所有步骤的效率，包括自动化钻井。据《工业周刊》报道，矿业公司Goldcorp正在利用IIoT制造人工智能驱动的钻孔机，这种机器可以“探测材料和边界，并具有自动切割指导系统”。同时，FortescueMetalsGroup还配备了一支装有IIoT传感器的卡车车队，以便在车辆未以最大产能运行时告知监管人员并进行相应调整，从而提高了整体收入。

　　这些传感器还可以提高员工的安全性。在Goldcorp，矿工的头盔中装有IIoT传感器，可以在紧急情况下实时更新位置。

　　Mining.Com表示：“工厂设备和车辆自动化程度的提高，在降低成本的同时提高了安全性，使员工脱离了危险状况。”“将IIoT技术集成到完整的矿场运营中可以通过提高吞吐量和减少支出来扩大投资回报率。”

　　制造商对供应链的监管力度加大

　　随着制造商扩展其分销渠道以适应全球数字经济，对供应链管理的可见性对于确保客户及时获得优质产品至关重要。

　　传感器还可帮助组织存储产品的仓库，以适应地理区域的需求。

　　“通过物联网，可以自动监视库存并将其与某些地区的客户需求集成；因此，如果您是某个地区的分销商，那么您将能够在仓库中存储最佳数量的产品。”ProductionEngineeringSolutions解释说。

　　通过IIoT，员工还可以即时监视其运营的不同组成部分，从而使他们能够密切关注其产品从头到尾的发展过程。

　　“由低功耗广域网（LPWA）网络，蓝牙，GPS，射频识别（RFID）和其他技术支持，跟踪解决方案使制造商能够实时可视化确切的资产位置，”IOTTimes表示。“产品随附的智能传感器可以提供有关运输条件（如温度，湿度和光线暴露）的精细数据，以在损坏或超出阈值时发送警报。”

　　公用事业公司使用IIoT创建高效节能的智能电网

　　软件解决方案公司MACHFU业务开发副总裁JohnGeiger称，公用事业公司的监控过程根植于老化的技术。这导致一个基础设施由传统和专有系统主导，不太愿意适应新的、基于开放标准的模式，这种模式不利于向现代分布式能源智能电网过渡。

　　面向公用事业的IIoT的引入始于高级计量基础架构（AMI），它是一个复杂的通信和数据收集系统网络，“允许客户、控制和事件数据进行双向通信，”《IoTWorldToday》解释道。

　　此后，随着自动化系统的发展，公用事业中的IIoT世界不断扩展，从而可以更好地控制电压调节和能量分配。

　　使用IIoT，能源公司可以重组其管理系统以适应智能电网。来自战略位置传感器的连续数据流可以确保能量节点以最佳容量运行，并在需要时进行更换。对于从事可再生资源（如风能和太阳能）工作的公司来说尤其如此，在这些公司中，不仅需要多个传感器来测量每个节点的效率，而且还需要测量相关的环境条件。

　　IOTWorldToday报道：“公用事业的IIoT承诺赋予权力和机会，使公用事业能够监督遍及客户家庭和工作场所的通信。”“借助公用事业通信的统一，全球解决方案方法，结合公用事业已经吸取的教训，公用事业已经了解了安全性、隐私和与消费者的互动，公用事业应该拥抱未来的不确定性，并在IIoT时代处于领先地位。”

　　通过IIoT集成改进了铁路跟踪和维护

　　火车是世界大都市的心脏，仅在纽约市，每年就有17亿人依赖地铁系统。然而，许多城市铁路系统充斥着维护问题，乘客服务水平低下。然而，对IIoT的新尝试可能为这种公共交通服务的一些最普遍的问题提供解决方案。

　　传统上，使用基于时间的维护计划来维修火车车厢。这种对铁路运营的被动方式可能会导致火车行驶太久而没有经过适当检查，员工没有考虑使用频率，导致旅行效率低下，客户不满意以及在某些情况下发生悲剧性事故等因素。

　　在帕洛阿尔托研究中心（PARC），研究人员正在研究将IoT传感器集成到火车车厢和车站中的方法，作为新的基于状态的管理（CBM）系统的一部分，该系统使铁路运营更安全，及时和高效。

　　通过将IoT传感器引入已投入运行的火车中，再加上IIoT数据仪表板来记录和远程监控数据，铁路组织可以预测火车何时可能需要维修，并开始准备为这些车辆提供服务。

　　“因此，火车公司正从TBM转向这种更具预测性的模式，在这种模式下，运营和管理团队可能会在资产出现故障前提前一周甚至一个月得到通知，从而使他们能够准备好时间表和资源，以避免关键火车停运和系统中断，”PARC战略执行总监AjayRaghavan告诉RailwayTechnology。“例如，在资产必须报废前一个月甚至六个月，向运营商提供有关其剩余使用寿命的数据，使他们能够提前计划重大的资本支出。”

　　这个解决方案也不仅仅是为了维护。互联设备网络越大，铁路系统就越无缝。工业物联网传感器可用于测量列车如何通过轨道、当地环境条件、列车车厢地理位置和客运量。将所有这些信息放在一个管理系统中，为铁路管理的整体方法打开了大门。

　　建筑业通过IIoT进入数字时代

　　根据世界经济论坛的最新报告，建筑业尽管占世界GDP的6％，但在采用与第四次工业浪潮相关的技术方面却落后于其他行业。

　　该报告的作者指出：“该行业许多领域的大多数公司仍然主要使用人工方法，提供传统的产品和服务，并按照既定的做法和商业模式运营。”“结果是生产力落后了。”

　　从重型机械到设计安置，再到工人安全，有许多移动部件到施工现场，然而，这些区域内的任何有用数据都是孤立的，或者根本没有收集。当IIoT集成到这些不同的站点组件中时，工业物联网对建筑站点具有许多安全性和生产力影响。

　　Atomiton首席执行官简仁（JaneRen）在《工程新闻记录》（EngineeringNewsRecord）撰文称：“IIoT正在用众多传感器对建筑领域进行数字化，这些传感器可以报告所有类型的数据，位置、速度、振动、燃料水平、安全/环境危害、原材料、成品、在制品，而无需传统的手工/纸质数据采集。”。

　　物联网的一种特定用例是新材料的订购，由于人为错误，订购可能会滞后。如果材料不及时到位，则可能会延误关键的截止日期，对建筑公司在财务上不利。借助IIoT传感器和AI，可以自动订购新材料，从而避免了由于员工疏忽而延迟交货的可能性。

　　总体而言，包含IIoT传感器的方法是，通过汇总许多不同零件之间的数据来统一建筑工地中的众多活动部件。这样，站点管理员可以轻松地监视整个项目并确保项目按计划进行。

　　Ren写道：“数字化建设可以通过增加设备正常运行时间，快速定位可移动设备，减少闲置时间并通过预测性维护来减少计划外停机，从而减少项目中断。”

　　IIoT的使用仍处于早期阶段，有些行业比其他行业走得更远。然而，第四次工业革命正在迅速来临，工业工程技术将会发挥更大的作用，这意味着现在是投资的时候了。